刘宏基,刘兴泉,王 超,向小春

(电子科技大学微电子与固体电子学院,电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川成都 610054)

高温固相法[1]是LiMn2O4的传统合成方法,流程简单,适于大规模生产,但需要长时间的高温处理,且产物颗粒较大、物相分布不均匀,电化学性能欠佳。作为对高温固相法的改进,M.Yoshio等[2]以熔融浸渍法合成了锂锰氧化物。该方法利用LiOH、LiNO3等锂盐熔点较低、锰的氧化物大多具备高熔点、呈多孔结构的特性,将锂盐与锰源混合后,在较低的温度下保持一段时间,使锂盐分解浸渍到锰盐的孔洞中,再在较高的温度下热处理,获得目标产物。Y.Xia等[3]以熔融浸渍法合成LiMn2O4,分析了产物的形貌、结构、电化学性能及高温稳定性,证实熔融浸渍法合成的LiMn2O4可兼具较高的比容量和优良的循环稳定性。与高温固相法相比,熔融浸渍法在一定程度上增加了分子接触面积,使发生反应所需的温度降低,且能使生成物的粒度分布更均匀[4]。

本文作者以颗粒尺寸较大的工业电解二氧化锰(EM D)为锰源,以熔融浸渍的处理方式合成LiMn2O4材料。锰源的粒径较大,直接与锂源混料烧结会阻碍材料中离子的扩散,因此在混料前先对锰源进行球磨处理。球磨将赋予材料大量的机械能,可降低锰源粒径,增大比表面积和表面能,缩短反应中离子的固相扩散距离,增大反应活性;但长时间的球磨可能破坏锰源原有的多孔结构,阻碍锂盐的熔融浸渍过程,因此,锰源的球磨时间可能存在一段最佳值。……